Вопрос задан 08.04.2025 в 08:07. Предмет Физика. Спрашивает Оргин Данила.

Шарик брошен вертикально вверх с высоты 15 м над поверхностью земли. Начальная скорость шарика 10 м/c. Через какое время после броска шарик упадет на землю? Чему равна скорость шарика непосредственно перед ударом о землю?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Демянчук Аня.

Рассчитаем сначала, через какое время шарик упадет на землю, а затем определим его скорость непосредственно перед ударом о землю. Для решения используем уравнения движения под действием силы тяжести.

Дано:

  • Высота начальной точки h0=15 мh_0 = 15 \, \text{м},
  • Начальная скорость v0=10 м/сv_0 = 10 \, \text{м/с},
  • Ускорение свободного падения g=9.8 м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2.

1. Найдем время падения

Общее движение шарика описывается уравнением:

h(t)=h0+v0t−12gt2,h(t) = h_0 + v_0 t - \frac{1}{2} g t^2,

где h(t)h(t) — высота шарика над землей в момент времени tt.

Шарик упадет на землю, когда его высота станет h(t)=0h(t) = 0:

0=h0+v0t−12gt2.0 = h_0 + v_0 t - \frac{1}{2} g t^2.

Подставляем данные:

0=15+10t−12⋅9.8⋅t2,0 = 15 + 10t - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot t^2, 0=15+10t−4.9t2.0 = 15 + 10t - 4.9t^2.

Уравнение принимает вид:

4.9t2−10t−15=0.4.9t^2 - 10t - 15 = 0.

Это квадратное уравнение вида at2+bt+c=0at^2 + bt + c = 0, где:

  • a=4.9a = 4.9,
  • b=−10b = -10,
  • c=−15c = -15.

Используем формулу корней квадратного уравнения:

t=−b±b2−4ac2a.t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}.

Подставляем значения:

t=−(−10)±(−10)2−4⋅4.9⋅(−15)2⋅4.9,t = \frac{-(-10) \pm \sqrt{(-10)^2 - 4 \cdot 4.9 \cdot (-15)}}{2 \cdot 4.9}, t=10±100+2949.8,t = \frac{10 \pm \sqrt{100 + 294}}{9.8}, t=10±3949.8.t = \frac{10 \pm \sqrt{394}}{9.8}.

394≈19.85\sqrt{394} \approx 19.85, поэтому:

t=10±19.859.8.t = \frac{10 \pm 19.85}{9.8}.

Находим два значения:

  1. t1=10+19.859.8≈29.859.8≈3.05 сt_1 = \frac{10 + 19.85}{9.8} \approx \frac{29.85}{9.8} \approx 3.05 \, \text{с},
  2. t2=10−19.859.8≈−9.859.8≈−1.01 сt_2 = \frac{10 - 19.85}{9.8} \approx \frac{-9.85}{9.8} \approx -1.01 \, \text{с} (отрицательное значение не имеет смысла).

Таким образом, время падения шарика составляет:

t=3.05 с.t = 3.05 \, \text{с}.

2. Найдем скорость перед ударом о землю

Скорость в любой момент времени определяется уравнением:

v(t)=v0−gt.v(t) = v_0 - g t.

Подставляем t=3.05 сt = 3.05 \, \text{с}:

v(3.05)=10−9.8⋅3.05,v(3.05) = 10 - 9.8 \cdot 3.05, v(3.05)=10−29.89≈−19.89 м/с.v(3.05) = 10 - 29.89 \approx -19.89 \, \text{м/с}.

Знак минус указывает на то, что скорость направлена вниз. Модуль скорости:

∣v∣=19.89 м/с.|v| = 19.89 \, \text{м/с}.

Ответ:

  • Время падения шарика на землю: t≈3.05 сt \approx 3.05 \, \text{с}.
  • Скорость шарика перед ударом о землю: ∣v∣≈19.89 м/с|v| \approx 19.89 \, \text{м/с}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос